Med fremveksten av AI og big data-æraen, treffer tradisjonelle elektroniske datamaskiner i økende grad fysiske flaskehalser når de behandler enorme mengder data. I motsetning til dette tilbyr fotoniske datamaskiner, som behandler data ved hjelp av fotoner i stedet for elektroner, bemerkelsesverdige fordeler, inkludert ultra-høye hastigheter, massiv parallell databehandling og eksepsjonelt lavt energiforbruk. Imidlertid har produksjons- og driftsforholdene til kjernekomponenter for fotonisk databehandling lenge vært store hindringer for utbredt bruk. Det nylige gjennombruddet fra University of Southampton-teamet tar direkte opp dette kritiske smertepunktet.
Forskerteamet har generert romlig separerte mikro-lasere i et optisk mikrohulrom basert på flytende krystaller og organiske fargestoffmolekyler. Bemerkelsesverdig nok oppnådde disse mikro-laserne spontan synkronisering, og fungerte som en enhetlig koherent lysemitter ved nøyaktig samme frekvens og fase, og dannet derved en makroskopisk kollektiv tilstand kjent som en "supermodus".
Tidligere var det å oppnå slike komplekse laserkontrollfenomener hovedsakelig basert på spesialiserte halvledermikrohulrom og kunne bare observeres i ekstreme kryogene miljøer under -250 grader. De høye kostnadene ved kryogen kjøling og kompleksiteten til nødvendig utstyr gjorde det nesten umulig å bringe denne teknologien ut av laboratoriet. Den nyutviklede plattformen fungerer ikke bare stabilt ved standard romtemperatur, men har også to hovedfordeler:
Elektrisk innstilling: Ved ganske enkelt å påføre en liten spenning, kan flytende krystallmolekylene inne i mikrohulrommet reorienteres, noe som muliggjør fleksibel justering av lysets forplantning og laserens driftsmoduser.
Optisk rekonfigurerbarhet: De relative plasseringene til mikro-laserne i samme enhet kan omkonfigureres dynamisk i henhold til spesifikke krav.
Dmitry Dovzhenko, hovedforfatter av artikkelen og en forsker ved Optoelectronics Research Center ved University of Southampton, påpekte at denne forskningen viser at lysets «kollektive oppførsel» ikke nødvendigvis krever komplekse lys-stoffkoblingstilstander eller kryogene miljøer. Den nye plattformen er ikke bare enklere og mer praktisk, men bruker også modne materialer. Dette gir en svært lovende vei for utvikling av rimelige, rekonfigurerbare og lett skalerbare praktiske enheter for fremtidige fotoniske databehandlingsapplikasjoner.
